Self‐Healing Ionogel with Unprecedented High Gel‐Sol Transition Temperature Enables Self‐Healing Zinc‐Air Battery Operation at 100 °C

自愈 材料科学 电池(电) 纳米技术 化学工程 冶金 热力学 工程类 医学 物理 病理 功率(物理) 替代医学
作者
Hongli Li,Fuchang Xu,Xinru Lin,Yang Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202513459
摘要

Abstract Existing zinc‐air batteries (ZABs) suffer from limited cycle lives and instability at temperatures exceeding 60 °C, severely hindering their high‐temperature application. Herein, a self‐healing ionogel with an exceptionally high gel‐sol transition temperature ( T gel‐sol ) is prepared, enabling stable ZAB operation at 100 °C. This ionogel, termed UGTS, is synthesized by copolymerizing 2‐(2‐benzoylhydrazine‐1‐carboxamido)ethyl acrylate with poly(ethylene glycol) monomethyl ether acrylate and incorporating Zn(BF 4 ) 2 /1‐ethyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate electrolyte. The UGTS ionogel exhibits non‐volatility, a T gel‐sol of 187 °C, high decomposition voltages at elevated temperatures, and the ability to suppress zinc dendrite growth and by‐product formation under high‐temperature conditions. Moreover, this ionogel exhibits a rapid, efficient, and repeatable room‐temperature self‐healing capability. These attributes are ascribed to its multiple‐hydrogen‐bond‐induced phase‐separated structure, which provides excellent high‐temperature thermal stability and dynamics. At 100 °C, the UGTS ionogel‐based ZAB achieves a 76 h cycle life and can reliably power a digital watch for over 6 days, a performance unattainable by previous ZABs. Moreover, after being severed, the electrochemical performance of this battery is fully restored within 3 s at room temperature. This work provides a novel strategy for developing high‐performance self‐healing ZABs for extreme temperature applications, addressing the critical challenges of thermal stability and self‐healing in next‐generation energy storage devices.
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